(57)【要約】【課題】複数の受信機に対する基準周波数信号のドリフト量補正に要する工程数を減らすことができる測位衛星信号受信機、測位衛星信号の受信方法、および、プログラムを提供する。【解決手段】基準周波数信号を出力する発振部３１と、発振部３１の温度を検出する温度センサ３３と、基準温度での単体の発振部３１の基準周波数信号を基準とした、所定温度での単体の発振部３１のドリフト量、および、所定温度の間の対応を示す補正テーブルを記憶する補正テーブル記憶部３６と、受信機に組み付けられた発振部３１が、特定温度での特定周波数を記憶する周波数記憶部３６と、温度データ、補正テーブル、および、特定周波数に基づいて、受信機に組み付けられた発振部３１の周波数のドリフト量を推定し、ドリフト量に基づいて受信機に組み付けられた発振部３１の周波数を算出する演算部１８が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図１
2013117394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位衛星から送信される測位衛星信号を受信する受信機であって、
前記測位衛星信号のダウンコンバートに用いられる基準周波数信号を出力する発振部と、
該発振部の温度を検出する温度センサと、
基準温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号を基準とした、所定温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号の周波数の変化量であるドリフト量、および、前記所定温度の間の対応を示す補正テーブルを記憶する補正テーブル記憶部と、
前記受信機に組み付けられた前記発振部が、特定温度にあるときに出力する前記基準周波数信号の周波数である特定周波数を記憶する周波数記憶部と、
前記温度センサにより検出された温度データ、前記補正テーブル記憶部に記憶された前記補正テーブル、および、前記周波数記憶部に記憶された前記特定周波数に基づいて、前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数のドリフト量を推定し、該ドリフト量に基づいて前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数を算出する演算部と、
が設けられている測位衛星信号受信機。
【請求項２】
前記補正テーブルは、個々の前記発振部について作成されたものの代わりに、複数の前記発振部に対して共通に作成されたものである請求項１記載の測位衛星信号受信機。
【請求項３】
前記補正テーブルは、同一条件における前記ドリフト量のばらつきを示すデータを含むものであり、
前記演算部は、ばらつきのデータを含む前記補正テーブルを用いて、前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数を、所定の範囲からなる周波数帯として算出する請求項１または請求項２記載の測位衛星信号受信機。
【請求項４】
前記発振部は水晶振動子であって、
前記補正テーブルは、前記水晶振動子のカットアングルの関数と、該カットアングルのばらつきに基づいて定められる請求項３記載の測位衛星信号受信機。
【請求項５】
測位衛星から送信される測位衛星信号を、発振部から出力される基準周波数信号を用いてダウンコンバートする受信機における測位衛星信号の受信方法であって、
前記発振部の温度を検出する温度センサから出力された温度データ、
基準温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号を基準とした、所定温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号の周波数の変化量であるドリフト量、および、前記所定温度の間の対応を示す補正テーブル、および、
前記受信機に組み付けられた前記発振部が、特定温度にあるときに出力する前記基準周波数信号の周波数である特定周波数、
に基づいて、前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数のドリフト量を推定し、該ドリフト量に基づいて前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数を算出する測位衛星信号の受信方法。
【請求項６】
測位衛星から送信される測位衛星信号を受信する受信機として機能させるプログラムであって、
コンピュータに、
前記測位衛星信号のダウンコンバートに用いられる基準周波数信号を出力する発振手段と、
該発振部の温度を検出する温度センサ手段と、
基準温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号を基準とした、所定温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号の周波数の変化量であるドリフト量、および、前記所定温度の間の対応を示す補正テーブルを記憶する補正テーブル記憶手段と、
前記受信機に組み付けられた前記発振部が、特定温度にあるときに出力する前記基準周波数信号の周波数である特定周波数を記憶する周波数記憶手段と、
前記温度センサにより検出された温度データ、前記補正テーブル記憶部に記憶された前記補正テーブル、および、前記周波数記憶部に記憶された前記特定周波数に基づいて、前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数のドリフト量を推定し、該ドリフト量に基づいて前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数を算出する演算手段と、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位衛星信号受信機、測位衛星信号の受信方法、および、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地球の上を低軌道で周回する複数の衛星、例えば２４基の衛星から送信される測位信号を用いた測位システムであるＧＰＳ（Ｇｌｏｖａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。このＧＰＳにおける受信機は、少なくとも３基以上の衛星から送信される測位信号を受信して、それぞれの衛星から送信される測位信号に含まれる情報を復調し、そこから得られた情報を解析することにより受信機の現在位置を測位している。
【０００３】
一般的に、上述の受信機には、測位信号をダウンコンバートするための基準周波数信号を出力する発振器が設けられている。この基準周波数信号の周波数は、発振器およびその周辺部品の温度によって変化する（ドリフトする）。そのため従来では、基準周波数信号における周波数のドリフト量と、温度センサにより測定された温度データとの対応づけを行った補正テーブルを予め準備し、この補正テーブルおよび温度データに基づいて、基準周波数信号を補正することが行われていた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９２１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の基準周波数信号のドリフト量は、同一条件であっても発振器の個体間で異なっていた。さらに、このドリフト量は、発振器の周辺部品、および、発振器などが取り付けられる基板の影響を受けて変化することが知られている。周辺部品の影響によるドリフト量や、基板の影響によるドリフト量についても、同一条件であっても、周辺部品や基板の個体間で異なっていた。そのため、所定の温度範囲ごとに基準周波数信号の補正値を設定するテーブル方式の補正方法を採用した場合、受信機ごとに補正値を取得する工程が必要になるため、受信機の製造や検査に要する時間が長くなり、製造効率が悪くなるという問題があった。
【０００６】
具体的には、製品である受信機の組み立て完了後に、所定の温度範囲に含まれる所望の温度ごとに、基準周波数信号のドリフト量を測定し、ドリフト量の補正データをその受信機に記憶させる作業を、受信機ごとに行う必要があった。言い換えると、全ての受信機に対して、ドリフト量の補正データを取得し、記憶させる作業を行う必要があり、製造効率が悪くなっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、複数の受信機に対する基準周波数信号のドリフト量補正に要する工程数を減らし、受信機の製造コスト低減を図ることができる測位衛星信号受信機、測位衛星信号の受信方法、および、プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の測位衛星信号受信機は、測位衛星から送信される測位衛星信号を受信する受信機であって、前記測位衛星信号のダウンコンバートに用いられる基準周波数信号を出力する発振部と、該発振部の温度を検出する温度センサと、基準温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号を基準とした、所定温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号の周波数の変化量であるドリフト量、および、前記所定温度の間の対応を示す補正テーブルを記憶する補正テーブル記憶部と、前記受信機に組み付けられた前記発振部が、特定温度にあるときに出力する前記基準周波数信号の周波数である特定周波数を記憶する周波数記憶部と、前記温度センサにより検出された温度データ、前記補正テーブル記憶部に記憶された前記補正テーブル、および、前記周波数記憶部に記憶された前記特定周波数に基づいて、前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数のドリフト量を推定し、該ドリフト量に基づいて前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数を算出する演算部と、が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の測位衛星信号の受信方法は、測位衛星から送信される測位衛星信号を、発振部から出力される基準周波数信号を用いてダウンコンバートする受信機における測位衛星信号の受信方法であって、前記発振部の温度を検出する温度センサから出力された温度データ、基準温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号を基準とした、所定温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号の周波数の変化量であるドリフト量、および、前記所定温度の間の対応を示す補正テーブル、および、前記受信機に組み付けられた前記発振部が、特定温度にあるときに出力する前記基準周波数信号の周波数である特定周波数、に基づいて、前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数のドリフト量を推定し、該ドリフト量に基づいて前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数を算出することを特徴とする。
【００１０】
本発明のプログラムは、測位衛星から送信される測位衛星信号を受信する受信機として機能させるプログラムであって、コンピュータに、前記測位衛星信号のダウンコンバートに用いられる基準周波数信号を出力する発振手段と、該発振部の温度を検出する温度センサ手段と、基準温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号を基準とした、所定温度にある単体の前記発振部が出力する前記基準周波数信号の周波数の変化量であるドリフト量、および、前記所定温度の間の対応を示す補正テーブルを記憶する補正テーブル記憶手段と、前記受信機に組み付けられた前記発振部が、特定温度にあるときに出力する前記基準周波数信号の周波数である特定周波数を記憶する周波数記憶手段と、前記温度センサにより検出された温度データ、前記補正テーブル記憶部に記憶された前記補正テーブル、および、前記周波数記憶部に記憶された前記特定周波数に基づいて、前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数のドリフト量を推定し、該ドリフト量に基づいて前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数を算出する演算手段と、として機能させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の測位衛星信号受信機、測位衛星信号の受信方法、および、プログラムによれば、上述の補正テーブル、特定周波数、および、温度データに基づくことにより、温度検出時における受信機に取り付けられた発振部から出力される基準周波数信号の周波数ドリフト量を求めることができる。この温度検出時の周波数ドリフト量を用いて受信した測位衛星信号の処理を行うことにより、測位衛星信号の捕捉に要する時間の長期化を防止することができる。言い換えると、短時間での測位衛星信号の捕捉が可能となる。
【００１２】
さらに、単体の発振部における基準周波数信号の周波数ドリフト量および単体の発振部の温度の間の対応を示す補正テーブルと、受信機に取り付けられた発振部の温度データと、を分けて扱うことにより、受信機を製造する際に行われる検査の効率化を図ることができる。つまり、受信機に取り付けられる前の、単体の発振部について補正テーブルを作成することにより、受信機を製造する際に補正テーブルを作成する工程を省略することができ、検査工程を簡略化することができる。なお、上述の特定温度は、上述の基準温度と同一の温度であってもよいし、異なる温度であってもよい温度であって、特に限定するものではない。
【００１３】
上記発明において前記補正テーブルは、個々の前記発振部について作成されたものの代わりに、複数の前記発振部に対して共通に作成されたものであることが好ましい。
このように補正テーブルとして、個々の発振部の特性を表すものの代わりに、複数の発振部を代表する特性を表すものを用いることにより、全ての発振部について補正テーブルを個別に作成する必要がなくなり、受信機の製造効率の向上を図ることができる。複数の発振部に用いることができる補正テーブルとしては、例えば、同一種類の発振部を代表する特性を用いた補正テーブルであってもよいし、同一種類の発振部の特性が複数のランクに分けられる場合には、それぞれのランクに属する特性を用いた補正テーブルのうちの選択したものであってもよい。
【００１４】
上記発明において前記補正テーブルは、同一条件における前記ドリフト量のばらつきを示すデータを含むものであり、前記演算部は、ばらつきのデータを含む前記補正テーブルを用いて、前記受信機に組み付けられた前記発振部から出力される前記基準周波数信号の周波数を、所定の範囲からなる周波数帯として算出することが好ましい。
【００１５】
このように補正テーブルを定義することにより、演算部により算出される基準周波数信号を上記ばらつきに基づく所定の範囲の周波数帯を有する信号とすることができる。そのため、測位信号の捕捉処理が行われる周波数に幅を持たせることができ、測位衛星信号の捕捉をより確実に行うことができる。
【００１６】
上記発明において前記発振部は水晶振動子であって、前記補正テーブルは、前記水晶振動子のカットアングルの関数と、該カットアングルのばらつきに基づいて定められることが好ましい。
【００１７】
このように発振部が水晶振動子である場合には、上述の補正テーブルは、水晶振動子のカットアングルを引数とした関数およびカットアングルのばらつきに基づいて一意に定めることができる。そのため、補正テーブルを決定するために、水晶振動子のカットアングルを引数とした関数、および、カットアングルのばらつきをデータとして保持するだけでよく、複数の所定温度に対するドリフト量のデータを保持する場合と比較して、保持するデータ量を大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の測位衛星信号受信機、測位衛星信号の受信方法、および、プログラムによれば単体の発振部における基準周波数信号の周波数ドリフト量および単体の発振部の温度の間の対応を示す補正テーブルと、受信機に取り付けられた発振部の温度データと、を分けて扱うことにより、複数の受信機に対する基準周波数信号のドリフト量補正に要する工程数を減らし、受信機の製造コスト低減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る測位衛星信号受信機の構成を説明するブロック図である。
【図２】水晶振動子単体における周波数偏差の変化を説明するグラフである。
【図３】基板に実装された水晶発振器の周波数ドリフト量の特性カーブを説明するグラフである。
【図４】基板に実装された水晶発振器における、オフセットφの値が定められているときの周波数ドリフト量のばらつきを説明するグラフである。
【図５】受信機における従来の検査について説明するフローチャートである。
【図６】受信機における本実施形態の検査について説明するフローチャートである。
【図７】受信機における測位信号を捕捉するサーチ処理について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の一実施形態に係る測位衛星信号受信機１（以下「受信機１」と表記する。）について、図１から図７を参照しながら説明する。本実施形態では、本発明の受信機１をＧＰＳ衛星と称される人工衛星（測位衛星）を使用した測位システムの受信機に適用して説明する。本実施形態の受信機１は、複数の人工衛星から送信される測位信号（測位衛星信号）を受信して、それぞれの人工衛星から送信される測位信号に含まれる情報を復調し、そこから得られた情報を解析することにより受信機１の現在位置を測位するものである。なお、人工衛星から送信される測位信号はスペクトラム拡散信号である。
【００２１】
受信機１には、図１に示す構成のように、アンテナ１１と、増幅器１２と、バンドパスフィルタ１３（以下、「ＢＰＦ１３」と表記する。）と、混合器１４と、フェーズ・ロックド・ループ回路３２（以下、「ＰＬＬ回路３２」と表記する。）と、バンドパスフィルタ１５（以下、「ＢＰＦ１５」と表記する。）と、増幅器１６と、アナログ／デジタル変換器１７と、復調部（演算部、演算手段）１８と、演算処理部１９と、が備えられている。
【００２２】
アンテナ１１は人工衛星からの測位信号を受信するものであり、アンテナ１１は増幅器１２に受信した測位信号（以下、「受信信号」と表記する。）を伝達可能に接続されている。増幅器１２は受信信号を増幅するものであり、増幅した受信信号を、ＢＰＦ１３を介して混合器１４に供給するものである。混合器１４は、増幅された受信信号とＰＬＬ回路３２から出力された周波数信号を混合するものであり、所定の周波数（例えば、１．５ＧＨｚ帯）の受信信号を中間周波数信号に周波数変換するものである。
【００２３】
ＰＬＬ回路３２から出力される周波数信号は、水晶発振器（発振部、発振手段）３１から出力されるほぼ一定の周波数信号（基準周波数信号）を、ＰＬＬ回路３２内の分周器（図示せず）で分周することにより作成された信号である。ＰＬＬ回路３２から出力される信号の周波数（以下、「発振周波数」と表記する。）は、上述の分周器における分周比などを制御することにより変化させることができる。なお、発振周波数は、後述する中央制御装置３５により制御されている。
【００２４】
混合器１４から出力された中間周波数信号は、ＢＰＦ１５および増幅器１６を介して、復調部１８に供給され、ＧＰＳ用測位信号の復調処理が行われる。復調部１８では、中間周波信号へのＰＮ符号（擬似ランダム符号）の乗算によるスペクトラム逆拡散処理と、スペクトラム逆拡散された信号のＰＳＫ復調などによる伝送データの復調処理が行われる。このような復調処理によって、人工衛星から送信された時刻データや、軌道データ等のデータ（以下、「伝送データ」と表記する。）が得られる。
【００２５】
上述のスペクトラム逆拡散処理で使用されるＰＮ符号は、人工衛星ごとに決められた値であり、ＰＮ符号を選択することにより、測位信号を受信する人工衛星を選択することができる。測位信号を受信する人工衛星の選択は、言い換えるとＰＮ符号の選択は、受信機１における受信動作を制御するマイクロコンピュータである中央制御装置３５（以下、「ＣＰＵ３５」と表記する。）によって制御される。また、所望の人工衛星から送信された測位信号を捕捉できたか否かは、ＣＰＵ３５によって判定される。
【００２６】
復調部１８は、複数の復調処理、例えば８チャンネルの復調処理、を同時に行うこと、言い換えると、同時期に受信された複数の人工衛星の測位信号に対して復調処理を行うことができる。複数の復調処理を同時に行うための構成としては、同時に行う復調処理の数と同じ数の復調回路を備える構成や、同時に行う復調処理の数よりも少ない数の復調回路を備え、復調処理を時分割して行うことにより、復調回路の数よりも多い数の復調処理を同時に行う構成などを例示することができる。
【００２７】
復調処理により得られた、それぞれの人工衛星の伝送データは、復調部１８から演算処理部１９に送られる。演算処理部１９では、伝送データにより示される人工衛星の軌道と、人工衛星から送信された測位信号の伝搬時間と、を判定する処理を行う。なお、伝搬時間の判定は、スペクトラム逆拡散時に発生させたＰＮ符号の位相に基づいて判定される。その後、演算処理部１９は、判定した人工衛星の軌道や、伝搬時間などを用いた演算を行うことにより、受信機１の現在位置を算出する処理、言い換えると測位演算処理を行う。
【００２８】
上述の現在位置の算出処理として、例えば４基の人工衛星から送信された測位信号を同時期に捕捉できた場合を例に挙げて説明する。まず、ある時刻における４基の人工衛星の位置データを、受信した測位信号から得られた軌道データなどに基づいて算出する処理が行われる。また、算出された人工衛星の位置と、受信機１の現在位置である測位点との間の距離データを、上述の伝搬時間に基づいた伝搬遅延から求める処理が行われる。そして、４基の人工衛星の位置データと、距離データとから導かれた４元連立方程式を解く処理を行うことにより、測位点の位置が求められる。
【００２９】
算出された受信機１の現在位置を示すデータは、表示部２０に伝達され、表示部２０に所定の態様で表示される。例えば、現在位置の緯度、経度および高度が表示される。または、受信機１がナビゲーション装置に用いられる場合には、算出された現在位置および現在位置の近傍の地図などが表示部２０に表示される。
【００３０】
水晶発振器３１の近傍には、水晶発振器３１の温度を検出する温度センサ（温度センサ手段）３３が配置されている。温度センサ３３は検出した温度を、温度に比例して電位が変化する電圧データである温度データとして、アナログ／デジタル変換器３４に出力する。アナログ／デジタル変換器３４は、電圧の電位が連続的に変化するアナログデータである温度データを、電圧の電位が離散的に変化するデジタルデータに変換し、デジタルデータである温度データをＣＰＵ３５に出力する。
【００３１】
ＣＰＵ３５には、水晶発振器３１に用いられる水晶振動子のカットアングルデータに起因する周波数ドリフト量の温度偏差データである補正テーブルと、周波数ドリフト量のデータであるオフセット量データを記憶するメモリ（補正テーブル記憶部、周波数記憶部、補正テーブル記憶手段、周波数記憶手段）３６が設けられている。
【００３２】
人工衛星から送信された測位信号を捕捉する際には、捕捉時に温度センサ３３から出力された温度データと、メモリ３６に記憶された補正テーブルと、オフセット量データに基づいて、捕捉時の処理に用いられる周波数範囲が設定される。
【００３３】
以下では、本実施形態体の特徴である、周波数ドリフト量の推定について説明する。具体的には、補正テーブルと、オフセット量データに基づいて行われる周波数ドリフト量の推定処理について以下に詳述する。なお、周波数ドリフト量とは、ある基準温度にある単体の水晶発振器３１が出力する信号の周波数を基準とした、所定温度にある単体の水晶発振器３１が出力する信号の周波数の変化量のことである。
【００３４】
まず、水晶発振器３１に用いられる水晶振動子単体における周波数ドリフト量は、以下の式（１）で近似できることが知られている。
【００３５】
【数１】
2013117394.tif 000003
ここで、ｆは周波数を表し、Ｔは温度を表している。
【００３６】
また、式（１）の係数α，β，γは、水晶振動子である水晶片のカットアングル（切り出し角度）μに基づいて決まることも知られている。図２には、水晶振動子の温度に対する、水晶振動子単体における周波数ドリフト量（周波数偏差（ｐｐｍ））の変化を示すグラフが表されている。さらに図２では、水晶振動子のカットアングルμに対して、水晶振動子単体の周波数ドリフト量がどのように変化するかが表されている。
【００３７】
ところで、上述の水晶発振器３１を基板に実装した場合、当該基板が有する負荷容量や、水晶発振器３１の周辺に実装される周辺部品が有する負荷容量によって、水晶発振器３１から基板を介して出力される信号の発振周波数ドリフト量の特性カーブ（図２を参照。）が歪むのか、特性カーブがオフセットするのか、がはっきりと判っていなかった。
【００３８】
そこで、同じ水晶発振器３１を用いながら、基板や周辺部品が有する負荷容量を変化させることにより、当該負荷容量が発振周波数ドリフト量の特性カーブに与える影響の調査が行われた。
【００３９】
この調査の結果、図３に示すように、水晶発振器３１から基板を介して出力される信号の発振周波数ドリフト量の特性カーブは、受信機１の使用環境である−４０℃から１０５℃までの範囲において、基板や周辺部品が有する負荷容量が変化すると、オフセット量であるφのみが変化することが判明した。言い換えると、基板や周辺部品が有する負荷容量の変化による、発振周波数ドリフト量の特性カーブの歪みの発生は認められなかった。
【００４０】
つまり、水晶発振器３１を基板に実装した場合であっても、水晶発振器３１の水晶片のカットアングルμの値と、上述のオフセットφの値が判れば、基板に実装された水晶発振器３１の水晶片における温度ごとの発振周波数ドリフト量を求めることができる。
【００４１】
本実施形態では、水晶発振器３１の水晶片の製造段階における形状のばらつきを一定範囲に抑えることにより、上述のカットアングルμを、一つの代表値μtypで表している。さらに、任意の１つの温度（特定温度）における単体の水晶発振器３１における周波数ドリフト量を測定し、上述の式（１）を用いてオフセットφを求める処理を行っている。
【００４２】
【数２】
2013117394.tif 000004
発振周波数ドリフト量は、人工衛星から送信される測位信号を、捕捉処理によって捕捉し、受信機１の現在位置を測位できたときに検出することができる。本実施形態のようなＧＰＳによる測位システムの場合には、受信機１の現在位置を測位できたとき、所定の演算により水晶発振器３１の正確な発振周波数を求めることができる。求められた正確な発振周波数と、水晶発振器３１が発振するように予め定められた周波数との差のデータが、発振周波数ドリフト量となる。
【００４３】
上述のように、実際の人工衛星から送信された測位信号を用いて発振周波数ドリフト量を求めてもよいし、ＧＰＳシミュレータが生成する疑似的な測位信号を用いて発振周波数ドリフト量を求めてもよく、求め方を特に限定するものではない。
【００４４】
ＧＰＳシミュレータを用いる場合では、ＧＰＳシミュレータから出力される測位信号の発振周波数を正確に把握することができるため、複数の人工衛星から送信される測位信号を用いて測位演算を行う必要がない。この場合、捕捉処理で測位信号を捕捉した時の周波数と、予め水晶発振器３１が発振するように定められた周波数との差のデータが、発振周波数ドリフト量となる。
【００４５】
上述のように、水晶発振器３１の水晶片の製造段階における形状のばらつきを一定範囲内に抑えることにより、カットアングルμを１つの代表値μtypで表すことができるようにしているが、水晶片の選別によって一定範囲内に抑えることができないカットアングルμのばらつきは、周波数ドリフト量の推定値と実際の値との誤差として現れる。
【００４６】
上述のカットアングルμのばらつき量が予め判っていれば、周波数ドリフト量の誤差は、上述の式（１）を元にして以下のように求めることができる。つまり、カットアングルμにおけるばらつきの上限をμmax、下限をμminとすると、それぞれのカットアングルμに対して、下記の式（３）および式（４）が求められる。
【００４７】
【数３】
2013117394.tif 000005
従って、任意の温度におけるカットアングルμのばらつきによる周波数ドリフト量の誤差は以下の式によって表される。
【００４８】
【数４】
2013117394.tif 000006
上述の式で表される誤差分だけ、捕捉処理におけるサーチの範囲を広げることにより、サーチの中心周波数のずれを吸収する処理が行われる。つまり、人工衛星から送信される測位信号がサーチの範囲から外れて、捕捉できない状態の発生を抑制している。
【００４９】
ここで、水晶発振器３１の温度が４５℃である場合の測定結果に基づいてオフセットφの値が定められているときの、各温度における周波数ドリフト量のばらつきを、図４を参照しながら説明する。オフセットφの値を定めときの水晶発振器３１の温度（測定温度）が４５℃であるため、４５℃における周波数ドリフト量のばらつきは「０」となっている。水晶発振器３１の温度が測定温度から離れると、カットアングルμのばらつきの影響により、周波数ドリフト量のばらつきが大きくなる。言い換えると、図４におけるμ＝μmaxのグラフと、μ＝μminのグラフとの差分が大きくなる。
【００５０】
実際に受信機１を使用する場合には、水晶発振器３１の測定温度と、図４に示すグラフと、に基づいて周波数ドリフト量のばらつきを求め、当該ばらつき分だけ、捕捉処理におけるサーチ範囲を広げる演算処理が行われている。
【００５１】
次に本実施形態の受信機１における周波数ドリフト量を記憶する演算処理、言い換えると受信機１の検査について説明する。まず、比較対象として、従来の演算処理について図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５２】
検査が開始されると、まず、実際の人工衛星から送信された測位信号、または、ＧＰＳシミュレータなどのＳＧ（シグナルジェネレータ）により生成された測位信号の受信処理が行われる（Ｓ１０１）。次いで、受信された測位信号に基づいて、受信機の現在位置を演算による求める測位演算が行われる（Ｓ１０２）。
【００５３】
さらに、上述の処理が行われている際の水晶発振器の温度が温度センサにより測定され、温度センサから出力された温度データの取得処理が行われる（Ｓ１０３）。そして、Ｓ１０２の測位演算から得られた水晶発振器の周波数ドリフト量を、Ｓ１０３の取得処理から得られた温度に最も近い設定温度に対する周波数ドリフト量のデータとしてメモリに記憶する記憶処理が行われる（Ｓ１０４）。
【００５４】
Ｓ１０４の記憶処理が、予め定められた全ての設定温度に対して行われたか否かの判定、言い換えると、Ｓ１０４の記憶処理が完了したか否かの判定が行われる（Ｓ１０５）。全ての設定温度に対してＳ１０４の記憶処理が完了したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、検査が終了される。
【００５５】
その一方で、全ての設定温度に対してＳ１０４の記憶処理が完了していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、水晶発振器の温度が、Ｓ１０４の記憶処理が完了していない設定温度になるように、水晶発振器の周辺温度、または、受信機の周辺温度の変更が行われる（Ｓ１０６）。その後、Ｓ１０１に戻り上述の処理が、全ての設定温度に対してＳ１０４の記憶処理が完了するまで繰り返される。
【００５６】
一般的には、恒温層の内部に受信機を収納し、恒温層の内部を所定の設定温度に保ちつつＳ１０１からＳ１０４処理を行う作業が、温度の低い設定温度から温度の高い設定温度に向かって順に行われる。また、受信機に測位信号を受信させた状態と保ちつつ、設定温度を変化させて測位演算のみを繰り返す場合が多い。
【００５７】
次に、本実施形態の受信機１における周波数ドリフト量を記憶する演算処理、言い換えると受信機１の検査について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
検査が開始してから行われる、測位信号を受信する処理（Ｓ１０１）から温度データの取得処理（Ｓ１０３）までの一連の処理は、上述の従来の処理と同様であるため、その説明を省略する。
【００５８】
温度データの取得処理（Ｓ１０３）が終了すると、水晶発振器３１の温度が任意の１つの温度（特定温度）に対するオフセット量φの算出処理が行われると共に、算出されたオフセット量φをメモリ３６に記憶させる記憶処理が行われる（Ｓ１４）。
【００５９】
なお、メモリ３６には、Ｓ１０４と同様な処理により複数の設定温度に対する周波数ドリフト量のデータである補正テーブルが記憶されている。また、オフセット量φの算出処理については、上述しているので、ここでの記載は省略する。
【００６０】
次に、本実施形態の受信機１における人工衛星から送信された測位信号を捕捉する処理（サーチ処理）について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、人工衛星から送信された測位信号の受信処理が行われる（Ｓ２１）。受信機１のＣＰＵ３５は、温度センサ３３から出力された温度データに基づいて水晶発振器３１における現在の温度を算出し、水晶発振器３１における発振周波数のオフセット量と、ばらつきを推定する演算処理を行う（Ｓ２２）。
【００６１】
その後ＣＰＵ３５は、復調部１８の復調処理において行われる測位信号のサーチ範囲を広げる処理を行う（Ｓ２３）。具体的には、サーチする周波数範囲の中心周波数を、推定した発振周波数のオフセット量だけシフトする処理と、ばらつきの量だけサーチする周波数範囲を広げる処理を行う。サーチ範囲を広げる処理を行った後、復調部１８は、復調処理を行う周波数を上下に若干変化させて、測位信号を捕捉する処理を行う。
【００６２】
ここで、人工衛星から送信された測位信号を捕捉できたか否かの判定処理が行われる（Ｓ２４）。言い換えると、復調部１８において、測位信号を復調できたか否かの判定処理が行われる。測位信号を捕捉できたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、捕捉時の周波数を用いて測位信号の受信を継続する処理が行われ、測位信号の捕捉処理は終了される。
【００６３】
その一方で、測位信号が捕捉できなかったと判定された場合（ＮＯの場合）には、の復調処理において行われる測位信号のサーチ範囲をスライドさせる処理が行われる（Ｓ２５）。具体的には、サーチする周波数範囲の中心周波数をスライドさせる処理が行われる。
【００６４】
サーチ範囲のスライド処理が行われた後、測位信号を検出するために設定された全周波数帯（全エリア）において捕捉処理（サーチ）が行われたか否かの判定処理が行われる（Ｓ２６）。全エリアのサーチが行われていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、Ｓ２４に戻り、上述の処理を再び行う。
【００６５】
その一方で、全エリアのサーチが行われたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ２２に戻り、温度センサ３３から出力された温度データに基づく発振周波数のオフセット量と、ばらつきの推定が再度行われる。
【００６６】
上記の構成の受信機１によれば、上述の補正テーブル、オフセット量φおよび温度データに基づくことにより、温度検出時における受信機１に取り付けられた水晶発振器３１の発振周波数ドリフト量を求めることができる。この温度検出時の発振周波数ドリフト量を用いて測位信号の捕捉処理を行うことにより、測位信号の捕捉に要する時間の長期化を防止することができる。言い換えると、短時間での測位信号の捕捉が可能となる。
【００６７】
さらに、単体の水晶発振器３１の周波数ドリフト量および単体の水晶発振器３１の温度の間の対応を表す補正テーブルと、受信機１に取り付けられた水晶発振器３１の温度データと、を分けて扱うことにより、受信機１を製造する際に行われる検査の効率化を図ることができる。つまり、受信機１に取り付けられる前の、単体の水晶発振器３１について補正テーブルを作成することにより、受信機１を製造する際に補正テーブルを作成する工程を省略することができ、検査工程を簡略化することができる。
【００６８】
水晶発振器３１が水晶振動子である本実施形態では、上述の補正テーブルは、水晶振動子のカットアングルμを引数とした関数およびカットアングルμのばらつきに基づいて一意に定めることができる。補正テーブルを決定するために、水晶振動子のカットアングルμを引数とした関数、および、カットアングルμのばらつきをデータとして保持するだけでよい。そのため、複数の所定温度に対する周波数ドリフト量のデータを全て記憶する場合と比較して、メモリ３６に記憶するデータ量を大幅に低減することができる。
【００６９】
補正テーブルとして、個々の水晶発振器３１のカットアングルμ、および、そのばらつきの値を用いる代わりに、複数の水晶発振器３１を代表するカットアングルμ、および、そのばらつきの値を用いることにより、全ての水晶発振器３１について補正テーブルを個別に作成する必要がなくなり、受信機１の製造効率の向上を図ることができる。複数の水晶発振器３１に用いることができる補正テーブルとしては、例えば、同一種類の水晶発振器３１を代表するカットアングルμ、および、そのばらつきの値を用いた補正テーブルであってもよいし、同一種類の水晶発振器３１のカットアングルμ、および、そのばらつきの値が複数のランクに分けられる場合には、それぞれのランクに属するカットアングルμ、および、そのばらつきの値を用いた補正テーブルのうちの選択したものであってもよい。
【００７０】
さらに、補正テーブルには、カットアングルμのばらつきが定義されているため、復調部１８により算出される基準周波数信号を上述のばらつきに基づく所定範囲の周波数帯を有する信号とすることができる。そのため、測位信号の捕捉処理が行われる周波数に幅を持たせることができ、測位信号の捕捉をより確実に行うことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１…測位衛星信号受信機、１８…復調部（演算部、演算手段）、３１…水晶発振器（発振部、発振手段）、３３…温度センサ（温度センサ手段）、３６…メモリ（補正テーブル記憶部、周波数記憶部、補正テーブル記憶手段、周波数記憶手段）
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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